<Desc/Clms Page number 1>
PERFECTIONNEMENTS AUX GENERATEURS DE VAPEUR ET A LEUR CONDUITE,
Cette invention concerne les générateurs de vapeur et leur conduite. Pendant le fonctionnement des générateurs de vapeur il est quelquefois désirable de régler la température, par exemple, de l'agent de chauffage gazeux qui quitte ou qui a quitté le générateur de vapeur.
Par exemple, la température finale des gaz déchargés dans l'atmosphère tend à varier dans des conditions de fonctionnement différente s, mais il est généralement désirable d'empecher une élévation de la température finale des gaz afin d'assurer ainsi un minimum de perte de chaleur; d'autre part, il faut empêcher que la température des gaz chauds provenant de la combustion ne tombe trop bas de crainte qu'ils ne soient capables de provoquer la corrosion des réchauffeurs d'air ou autres surfaced'échange de la chaleur En outre, on peut faire circuler l'agent gazeux à l'aide d'un ventilateur en un circuit fermé oû il absorbe de la chaleur en un point du circuit et la cède à un générateur de vapeur en un autre point de celui-ci, et ce ventilateur peut avantageusement être disposé dans la région la plus froide du circuit,
c'est-à-dire dans le courant gazeux en aval du générateur de vapeur, pour des raisons d' économie de force motrice;' il est parfois désirable de régler la température de l'agent gazeux dans cette région afin que le ventilateur de circulation forcée fonctionne avec un rendement optimum quelle que soit la vitesse de circulation de l'agent gazeux.
Il est parfois désirable aussi, dans le cas d'un circuit de gaz fermé, de régler la température de l'agent gazeux après sa sortie du générateur de vapeur pour d'autres raisons, par exemple, lorsque l'agent gazeux est utilisé dans un procédé de dessiccation de certaines matières.
Un but de l'invention est de procurer des procédés et appareils permettant de régler la température d'un courant de fluide qui a chauffé un générateur de vapeur..
Un autre but est de procurer une installation de force motrice comprenant un générateur de vapeur à double pression et un dispositif pour
<Desc/Clms Page number 2>
régler la température du fluide de chauffe quittant le générateur de vapeuro
La présente invention comprend un procédé de réglage de la température à laquelle un courant de fluide est refroidi en passant dans un générateur de vapeur, caractérisé en ce qu'on y fait varier la pression de la production de vapeur pour déterminer l'échange de chaleur entre le courant et le générateur de vapeur, ainsi que ladite température.
L'invention comprend aussi le procédé de limitation de la température à laquelle un fluide gazeux de chauffage est déchargé dans l'atmosphère après son passage dans un générateur de vapeur, caractérisé'en ce qu'on y fait varier la pression de la production de vapeur pour déterminer l'échange de chaleur entre le courant de fluide et le générateur de vapeur, ainsi que ladite température.
L'invention comprend encore le procédé de limitation du refroidissement des gaz de combuston par un générateur de vapeur dans lequel ces gaz circulent, caractérisé en ce qu'on y fait varier la pression de la production de vapeur-.pour déterminer l'échange de chaleur entre le s gaz de combustion et le générateur de vapeur, ainsi que ledit refroidissement.
L'invention comprend aussi un générateur de vapeur caractérisé par un dispositif de commande du registre de vapeur du générateur de vapeur, agencé de manière à agir en fonction d'un état du courant de fluide chauffant le générateur de vapeur et destiné à régler la température du courant de fluide en un point situé après le générateur de vapeur en faisant varier la pression de la production de vapeuro
L'invention comprend en outre un générateur de vapeur caractérisé par un dispositif de commande du registre de vapeur'du générateur de vapeur, agencé de manière à agir en fonction de la température d'un courant de fluide qui a chauffé le générateur de vapeur,
et destiné à régler cette température en faisant varier la pression à laquelle la vapeur est produite
L'invention comprend aussi un générateur de vapeur, caractérisé par un dispositif décommande du registre de vapeur du générateur de vapeur, agencé de manière à agir en fonction de la température d'un courant de gaz de combustion qui a chauffé le générateur de vapeur et destiné à maintenir cette température pratiquement constante en faisant varier la pression de la production de vapeur.
L'invention comprend en outre le mode de fonctionnement d'un générateur de vapeur comprenant une série de sections susceptibles de produire de la vapeur à des pressions différentes et soumises à un courant commun de fluide de chauffage, caractérisé en ce qu'on y fait varier la pression de la production de vapeur de la section à basse pression ou à la pression la plus basse pour déterminer l'échange de chaleur entre le courant et le générateur de vapeur, ainsi que la température en un point du courant de fluide en aval du générateur de vapeur,
tout en maintenant à une valeur pratiquement constante sur une certaine gamme de fonctionnement la pression de la production de vapeur dans une section à pression plus élevée en avant et à proximité de la section à basse pression ou à pre ssion minimum dans le parcours du courant de fluide de chauffage
L'invention comprend aussi une installation de force motrice comprenant un générateur de vapeur avec section à haute pression raccordée de manière à fournir la vapeur à un étage à haute pression d'une turbine à vapeur et section à basse pression raccordée de manièreà fournir la vapeur à un étage à basse pression de la turbine à vapeur, caractérisée par un dispositif destiné à faire varier l'admission de fluide de chauffage au générateur de vapeur pour maintenir une pression pratiquement constante dans la section à haute pression,
un registre de vapeur pour la section à haute pression, en vue de régler l'admission de la vapeur à l'étage à haute press ion, un registre de vapeur pour la section à basse pression et un dispositif -pour commander le registre de vapeur de la section à basse pression,
<Desc/Clms Page number 3>
en vue de maintenir une température sensiblement constante en un point du courant de fluide de chauffage situé après le générateur de vapeur.
L'invention comprend en outre une installation de force motrice comprenant un générateur de vapeur avec section à haute pression raccordée de manière à fournir de la vapeur à un étage à haute pression d'une turbine à vapeur, et section à basse pression raccordée de manière à fournir de la vapeur à un étage à basse pression de la turbine à vapeur, et un dispositif pour régler l'admission de fluide de chauffage dans le générateur de va- peur, caractérisée par un registre de vapeur pour la section à haute pres- sion et un dispositif pour commander le registre de valeur en vue de main- tenir une pression sensiblement constante dans la section à haute pression,
un registre de vapeur pour la section à basse pression et un dispositif pour actionner le registre de vapeur de la section à basse pression en vue de maintenir une température sensiblement constante en un point du courant de fluide de chauffage situé après le générateur de vapeur.
Ainsi, grâce à l'invention, la température du fluide de chauffage du générateur de vapeur peut être empèchée de s'élever et/ou de s'abaisser ou peut etre réglée d'une autre manière. Lorsque la température du fluide de chauffage du générateur de vapeur doit être maintenue constante, le réglage est convenablement exercé à l'aide d'une impulsion de ré- glage dérivée de la température même, mais dans d'autres cas il peut être exercé en fonction d'un autre facteur, telle que la pression ou la vitesse d'écoulement.
Ainsi une installation de force motrice dans laquelle un ventilateur fait circuler le gaz en un circuit fermé oû ce gaz absorbe de la chaleur en un point du circuit et la cède au générateur de vapeur en un autre point du circuit, peut être amenée à fonctionner à des pressions de gaz différentes, sous des charges différentes, et en faisant varier la pression de la production de vapeur en fonction de la pression du gaz on peut faire en sorte d'obtenir le rendement optimum du ventilateur en faisant varier la température à l'entrée de celui-ci d'une manière prédéterminée suivant la pression du gaz.
L'invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple, avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :
Fig. 1 montre une installation de force motrice avec un générateur de vapeur à double pression qui fournit la vapeur à une turbine actionnant une génératrice électrique et est chauffé par les gaz engendrés dans une chambre de combustion sous la pression produite par un compres- seur d'air actionné par une turbine à gaz de combustion, et
Fig. 2 montre des variantes du système de réglage de l'installation de la Fig. 1.
Sur la Figo 1 des dessins, un compresseur d'air 1 envoie de l'air atmosphérique après compre ssion, dans une chambre de combustion 2 chauffée à l'huile, dont les gaz passent dans une turbine à gaz 3 produisant une force suffisante pour actionner le compresseur 1 qui est monté sur le même arbre. Les gaz provenant de la turbine à gaz sont amenés de haut en bas dans un conduit 4 à l'intérieur duquel est disposé un générateur de vapeur 5. Les gaz quittant le conduit 4 sont rejetés dans l'atmosphère. '
Pour que le générateur de vapeur 5 puisse tirer une grande quantité de chaleur utile des gaz, il comporte une section à haute pression et une section à basse pression.
Dans la partie la plus élevée, la plus chaude, du parcours des gaz dans le conduit 4, sont montés un surchauffeur 6 pour la section à haute pression et un surchauffeur 7 pour la section à basse pression, raccordés de manière à recevoir de la vapeur respectivement d'un corps cylindrique de vapeur et d'eau 8 de la section à haute pression et un corps cylindrique de vapeur et d'eau 9 de la section à basse pression.
La section à haute pression reçoit des gaz à une température plus élevée que la section à basse pression et comprend un faisceau tubulaire de géné-
<Desc/Clms Page number 4>
rateur de vapeur 10 s'étendant en travers du parcours des gaz au-dessous'de surchauffeurs et entre le corps cylindrique de vapeur et d'eau 8 et un corps cylindrique d'eau inférieur 11. Le corps cylindrique de vapeur et d'eau 8 et le corps cylindrique inférieur 11 sont disposés à l'extérieur du conduit et ils sont raccordés par des colonnes descendantes 12 disposées à l'exté- rieur du conduit.
D'une manière semblable, la section à basse pression comprend un faisceau tubulaire vaporisant 13 s'étendant en travers du parcours de gaz au-dessous du faisceau tubulaire 10 et entre le corps cylindrique supérieur de vapeur et d'eau 9 et un corps cylindrique inférieur d'eau 14, le s deux cors cylindriques 9 et 14 étant disposés à l'extérieur du conduit et raccordés entre eux par des colonnes descendantes 15 également à l'exté- rieur du conduit. Des économiseurs 21 et 22 pour les sections à haute et à basse pression, respectivement, sont montés dans le parcours des gaz au-dessous du faisceau tubulaire 13.
La température des gaz quittant les économiseurs est mesurée par un dispositif agissant en fonction de la température 23. L'eau d'ali- mentation venant d'une pompe alimentaire commune 26 est amenée aux économiseurs 21 et 22 par des vannes régulatrices respectives 24 et 25 commandées par des dispositifs (non représentés) dont l'action dépend des niveaux de l'eau dans les corps cylindriques respectifs 8 et 9. la surchauffeur à haute pre ssion 6 est raccordé de manière à envoyer sa vapeur dans un étage à haute pression 27 d'une turbine à vapeur 28, d'oû la vapeur se rend par un étage à basse pression 29 dans le condenseur 30.
Le surchauffeur à basse pression 7 est raccordé de manière que la vapeur qu'il débite pénètre directement dans 1-'étage à basse pression 29 de la turbine et rejoigne la vapeur venant de la section à haute pression et se rendant dans l'étage à basse pression pour pénétrer dans le condenseur
La turbine à vapeur actionne une génératrice électrique 310 Une vanne d'admission 32 dans la canalisation de vapeur allant du surchauffeur 6 à l'étage à haute pression 27 de la turbine à vapeur est commandée en fonction dela vitesse de l'arbre de la turbo-génératrice pour maintenir la vitesse de l'arbre constante, et la pression à la sortie de vapeur du surchauffeur 6 est maintenue automatiquement constante par un dispositif de réglage indiqué en 33,
agissant en fonction de l'allure à laquelle le combustible est brûlé dans la chambre de combustion 2. Une vanne régulatrice ou un registre de vapeur 34 est monté dans la canalisation de vapeur allant du surchauffeur 7 à l'étage à basse pression 29 de la turbine à vapeur et est actionné automatiquement pour maintenir constante la température des gaz quittant les économiseurs par un système de réglage, indiqué en 35, dépendant du dispositif thermostatique 230
En service, un changement de la charge sur la génératrice électrique 31 fait varier le degré d'ouverture de la vanne d'admission 32 de la turbine, ce qui a pour effet en faisant varier la pression de la vapeur dans la section à haute pression du générateur de vapeur, de provoquer également un changement de l'allure du feu dans la chambre de combustion 2.
Le changement résultant du débit de gaz dans le conduit 4, de même que la variation du degré de vaporisation, tendent à faire changer la température des gaz quittant les économiseurs 21 et 22. Toutefois le dispositif agissant en fonction de la température ou le thermostat 23 actionne automatiquement et d'une manière appropriée la vanne modératrice ou registre de vapeur 34.
Par conséquent, si la température ou thermostat 23 tend à s' élever, la vanne modératrice 34 est déplacée automatiquement dans le sens de l'ouverture, de telle sorte que la pression dans la section à basse pression du générateur de vapeur s'abaisse et par suite de la température de saturation plus faible corre spondant à la pression plus basse, le s gaz peuvent céder de la chaleur dans le faisceau tubulaire vaporisant 13 à l'eau au point d'évaporation à une température inférieure, et par conséquent une plus grande quantité de chaleur est extraite des gaz par la section à basse pre ssion du générateur de vapeur D'autre part, si la température des gaz à l'endroit du thermostat ou du dispositif qui agit en fonction de la tem-
<Desc/Clms Page number 5>
pérature 23 tend à tomber, la vanne régulatrice 34 est déplacée dans le sens de la fermeture,
la pression dans la section à basse pression s'élève, la température de saturation devient plus grande., l'eau dans le faisceau tubulaire vaporisant 13 se trouve à une température plus élevée lorsqu'il reçoit la chaleur des gaz, et moins de chaleur est extraite des gaz. Le déplacement de la vanne régulatrice 34 dans le sens de l'ouverture ou de la fermeture se prolonge entre certaines limites dans la mesure nécessaire pour surmonter la tendance de la température des gaz à varier au dispositif de mesure de la température 23. Les conditions variablesde la charge sur la génératrice électrique sont par conséquent satisfaites par le maintien d'une pression de vapeur constante à la sortie du surchauffeur 6 et d'une température des gaz constante en un point subséquent au générateur de va- peur.
On fait en sorte ttue la température des gaz en aval du géné- rateur de vapeur soit faible, afin de réduire au minimum la perte de chaleur par les gaz déchargés dans l'atmosphère, mais il ne faut pas qu'elle soit assez faible pour que l'humidité provenant de la combustion qui se produit dans la chambre de combustion 2 ait tendance à se déposer sur les économi- seurs, étant donné que le dépbt de cette humidité est susceptible d'être suivi d'une corrosion du métal., Ainsi., en empê'chant par la manoeuvre de la vanne régulatrice d'admission 34 que la température des gaz à la sortie ne s'élève, ce qui pourrait se produire sans cela à la suite d'une augmentation de la charge, on maintient le rendement thermique de l'installation,
tandis qu'en empêchant une chute de la température des gaz à la sortie qui pourrait sans cela résulter d'une réduction de la charge, on évite une détérioration de l'appareil.
Pour les mêmes raisons que celles exposéesà propos de la section à basse pression, la température des gaz en aval du générateur de vapeur peut etre influencée par un changement de la pression qui règne dans la section à haute pression, bien que la température des gaz puisse etre in- fluencée plus fortement par le réglage de la pression dans la section à basse pression que par le réglage de la pression dans la section à haute pression. La Fig. 2 montre deux variantes du dispositifs de réglage de la Fig. 1, oû la gamme du réglage est augmentée par l'emploi d'un dispositif qui change aussi la pression de la production de valeur dans la section à haute pression.
Les marnes chiffres de référence désignent des élé- ments semblables sur les Figs.1 et 2
Dans la disposition de la Fig. 2, on fait varier automatiquement l'allure à laquelle le combustible est brûlé dans la chambre de combustion 2 par un système de réglage désigné par 41, en fonction de la vitesse de l'arbre du turbo alternateur pour maintenir constante cette vitesse de l'arbre.
La pression de la vapeur à la sortie du surchauffeur à haute pression 6 est maintenue constante à une valeur qui peut être fixée d'une manière appropriée, par un dispositif de réglage 42 susceptible de faire varier d'une manière appropriée, en fonction de la pression à la sortie du surchauffeur 6. le degré d'étranglement exercé par la vanne modératrice ou registre de vapeur 43 dans la canalisation de vapeur allant du surchauffeur 6 à l'étage à haute pression 27 de la turbine.
Comme sur la Fig. 1, le registre de vapeur 34 est actionné par un dispositif de réglage 35 pour maintenir constante la température des gaz dans le conduit 4 après le générateur de vapeur; le dispositif de commande utilisé à cet effet est désigné par 44, et il est agencé de façon que lorsque le registre de vapeur 34 atteint pendant sa course de fermeture une position de limitation prédéterminée, la commande réajuste le dispositif de réglage 42 de telle sorte que ce dernier maintient à la sortie du surchauffeur 6 une pression de vapeur qui dépasse d'une quantité prédéterminée celle qui existait auparavant, tandis que quand le registre de vapeur 34 exécutant sa course d'ouverture atteint sa position complètement ouverte,
la commande réajuste le dispositif de réglage 42 de telle sorte que la pression de vapeur constante maintenue à la sortie du surchauffeur 6 est inférieure d'une quantité prédéterminée à celle
<Desc/Clms Page number 6>
qui existait auparavant.
En service, les variations de la demande au générateur de vapeur sont automatiquement suivies par des changements appropriés de l'allure du feu dans la chambre de combustion et de l'admission de . vapeur à la turbine à vapeur. Les changements de la température du gaz en aval du générateur de vapeur sont empêchés en premier lieu par le fonctionnement de la vanne 34. Lorsque la charge tombe, le registre de vapeur 34 est déplacé automatiquement dans le sens de la fermeture, d'une manière croissante, de manière à augmenter la pression dans la section à basse pression et la position de limitation prédéterminée du registre de vapeur 34 est choisie de telle façon que la pression dans la section à basse pression ne dépasse pas sensiblement la pression de la section à haute pression.
Lorsque la pression dans la section à basse pression atteint la pression dans la section à haute pre ssion, le dispositif de réglage 42 .est automatiquement réajusté de telle sorte que la section à haute pression commence à fonctionner sous une pression constante plus élevée. La conséquence immédiate est que la pression dans la section à basse pression est réduite automatiquement par un déplacement du registre 34 et que le réglage de la température des gaz à la sortie devient possible jusqu'à une charge inférieure à laquelle le registre de vapeur atteint de nouveau sa position de limitation.
La gamme de réglage peut être augmentée un certain nombre de fois par des réajustements automatiques successifs de la pression dans la section à haute pression opérés de cette manière
Lors d'un accroissement de la charge, le' registre de vapeur 34 est déplacé automatiquement dans le sens de l'ouverture, d'une manière croissante, pour abaisser la pression dans la section à basse pression et lorsque le registre 34 atteint la position d'ouverture complète, le dispositif de commande 44 est amené automatiquement à agir sur le dispositif de réglage 42 pour rétablir la pression à laquelle la section à haute pression est maintenue,
après quoi la pression dans la section à basse pression est automatiquement augmentée par la commande du registre 34 et le réglage de la température des gaz par la commande de ce registre 34 peut être poursuivi jusqu'à une charge plus élevée. La gamme des réglages peut de cette manière Être augmentée un certain nombre de fois par des rétablissements automatiques successifs de la pression dans la section à haute pression.
D'autre part, dans la seconde variante, le réglage, sur une. gamme de charges supérieure, se fait comme il a été décrit à propos de la première variante,en maintenant une pression constante à la sortie du surchauffeur 6 et en réglant au moyen du registre 34 la pre ssion de la production de vapeur dans la section à basse pression pour régler la température des gaz à la sortie du générateur de vapeur;
toutefois, dans la seconde va- rie, des dispositions sont prises pour que lors de charges décroissantes, quand la limite de cette gamme de fonctionnement est atteinte, le réglage exercé précédemment par le dispositif de réglage 42 soit supprimé et ce dispositif de réglage est réglé aux faibles charges par le dispositif agissant en fonction de la température ou dispositif thermostatique 23 et de manière à actionner le registre de vapeur 43 en même temps et dans le même sens que le registre 34 lorsque celui-ci est actionné. Lors duretour à la gamme de charges supérieure, le mode de réglage précédent est repris.
Dans les installations décrites, les sections à haute et à basse pression doivent être agencées de manière à résister aux pressions maxima susceptible s de s'y produire Dans le cas du réglage de la section à basse pression comme c'est décrit avec référence à la Fig. 1, et dans le cas oû les deux sections vaporisantes opèrent comme c'est décrit avec ré- férence à la Figo 2, les pressions maxima sont plus élevées que les pressions existant à pleine charge. Chaque section est pourvue de soupapes de sûreté appropriées destinées à fonctionner à une pression élevée appropriée.
Dans les installations décrites, la température de l'agent de chauffage gazeux qui a quitté le générateur de vapeur est réglée sans
<Desc/Clms Page number 7>
qu'il soit nécessaire de prévoir des dérivations court-circuitant les sur- faces de chauffe et réglées par des registres dont il est désirable d'éviter l'emploi, en raison du danger de fuites de l'agent de chauffage gazeux sous pression par les joints d'étanchéité de ces registres.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé de réglage de la température à laquelle un courant de fluide est refroidi pendant son passage dans un générateur de vapeur, caractérisé en ce qu'on fait varier la pression de la production de vapeur pour déterminer l'échange de chaleur entre le courant de fluide et le géné- rateur de vapeur, ainsi que ladite température.
20- Procédé pour limiter la température à laquelle un fluide de chauffage gazeux est déchargé dans l'atmosphère après son passage dans un générateur de vapeur, caractérisé en ce qu'on fait varier la pression de la production de vapeur pour déterminer l'échange de chaleur entre le courant de fluide et le générateur de vapeur, ainsi que ladite température.
3.- Procédé pour limiter le refroidissement des gaz de combus- tion par un générateur de vapeur dans lequel ces gaz circulent, caractérisé en ce qu'on fait varier la pression de la production de vapeur pour déterminer l'échange de chaleur entre les gaz de combustion et le générateur de vapeur, ainsi que le refroidissement.